Visa iškilių praeities mokslininkų galaktika – Robertas Hukas, Anthony van Leeuwenhoekas, Theodoras Schwannas, Mathiasas Schleidenas savo atradimais gamtos tyrinėjimų srityje atvėrė kelią svarbiausiai pasaulio mokslo šakai. šiuolaikinis biologijos mokslas – citologija. Ji tiria ląstelės, kuri yra elementari gyvybės nešėja Žemėje, struktūrą ir savybes. Pagrindinės žinios, įgytos plėtojant ląstelių mokslą, įkvėpė tyrėjus kurti tokias disciplinas kaip genetika, molekulinė biologija ir biochemija.
Juose atlikti moksliniai atradimai visiškai pakeitė planetos veidą ir paskatino klonų, genetiškai modifikuotų organizmų ir dirbtinio intelekto atsiradimą. Mūsų straipsnis padės suprasti pagrindinius citologinių eksperimentų metodus ir išsiaiškinti ląstelių struktūrą bei funkcijas.
Kaip tiriama ląstelė
Kaip ir prieš 500 metų, šviesos mikroskopas yra pagrindinis instrumentas, padedantis ištirti ląstelės struktūrą ir savybes. Žinoma, jo išvaizda ir optikacharakteristikos negali būti palygintos su pirmaisiais mikroskopais, kuriuos XVI amžiaus viduryje sukūrė tėvas ir sūnus Janssens arba Robertas Hukas. Šiuolaikinių šviesos mikroskopų skiriamoji geba padidina ląstelių struktūrų dydį 3000 kartų. Rastriniai skaitytuvai gali užfiksuoti submikroskopinių objektų, tokių kaip bakterijos ar virusai, vaizdus, pastarieji tokie maži, kad net nėra ląstelės. Citologijoje aktyviai naudojamas žymėtų atomų metodas, taip pat ląstelių tyrimas in vivo, kurio dėka išaiškinami ląstelių procesų ypatumai.
Centrifugavimas
Siekdama atskirti ląstelių turinį į frakcijas ir ištirti ląstelės savybes bei funkcijas, citologijoje naudojama centrifuga. Jis veikia tuo pačiu principu kaip ir to paties pavadinimo dalis skalbimo mašinose. Sukurdamas išcentrinį pagreitį, prietaisas pagreitina ląstelių suspensiją, o kadangi organelės yra skirtingo tankio, jos nusėda sluoksniais. Apačioje yra didelės dalys, tokios kaip branduoliai, mitochondrijos ar plastidai, o viršutiniuose centrifugos distiliavimo grotelių antgaliuose yra citoskeleto mikrofilamentai, ribosomos ir peroksisomos. Susidarę sluoksniai yra atskirti, todėl patogiau tirti organelių biocheminės sudėties ypatybes.
Augalų ląstelių struktūra
Augalų ląstelės savybės daugeliu atžvilgių panašios į gyvūnų ląstelių funkcijas. Tačiau net ir moksleivis, pro mikroskopą tyrinėdamas fiksuotus augalų, gyvūnų ar žmogaus ląstelių preparatus, atras skirtingumo bruožus. Tai geometrinisteisingi kontūrai, tanki celiuliozės membrana ir didelės vakuolės, būdingos augalų ląstelėms. Ir dar vienas skirtumas, visiškai išskiriantis augalus autotrofinių organizmų grupėje, yra aiškiai matomų ovalių žalių kūnų buvimas citoplazmoje. Tai chloroplastai – augalų vizitinė kortelė. Juk būtent jie sugeba sugauti šviesos energiją, paversti ją ATP makroerginių ryšių energija, taip pat suformuoti organinius junginius: krakmolą, b altymus ir riebalus. Taigi fotosintezė lemia autotrofines augalo ląstelės savybes.
Nepriklausoma trofinių medžiagų sintezė
Pastovėkime ties procesu, dėl kurio, pasak žymaus rusų mokslininko K. A. Timiriazevo, augalai atlieka kosminį vaidmenį evoliucijoje. Žemėje yra apie 350 tūkstančių augalų rūšių, pradedant vienaląsčiais dumbliais, tokiais kaip chlorelė ar chlamidomonas, iki milžiniškų medžių – sekvojų, siekiančių 115 metrų aukštį. Visi jie sugeria anglies dioksidą, paverčiant jį gliukoze, aminorūgštimis, gliceroliu ir riebalų rūgštimis. Šios medžiagos yra maistas ne tik pačiam augalui, bet jas naudoja ir heterotrofais vadinami organizmai: grybai, gyvūnai ir žmonės. Tokios augalų ląstelių savybės, kaip gebėjimas sintetinti organinius junginius ir sudaryti gyvybiškai svarbią medžiagą – deguonį, patvirtina išskirtinio autotrofų vaidmens gyvybei Žemėje faktą.
Plastidų klasifikacija
Sunku likti abejingam, mąstant apie žydinčių rožių ar rudens miško spalvų ekstravagantiškumą. Augalų spalvą lemia specialūs organeliai – plastidai, būdingi tik augalų ląstelėms. Galima teigti, kad specialių pigmentų buvimas jų sudėtyje turi įtakos chloroplastų, chromoplastų ir leukoplastų funkcijoms metabolizme. Organelės, kuriose yra žalio pigmento chlorofilo, lemia svarbias ląstelės savybes ir yra atsakingos už fotosintezės procesą. Jie taip pat gali virsti chromoplastais. Šį reiškinį stebime, pavyzdžiui, rudenį, kai žali medžių lapai nusidažo auksiniais, purpuriniais ar tamsiai raudonais. Leukoplastai gali virsti chromoplastais, pavyzdžiui, pieniški pomidorai sunoksta iki oranžinės arba raudonos spalvos. Jie taip pat gali pereiti į chloroplastus, pavyzdžiui, bulvių gumbų žievelės tampa žalios, kai jos ilgą laiką laikomos šviesoje.
Augalų audinių formavimosi mechanizmas
Vienas iš skiriamųjų aukštesniųjų augalų ląstelių bruožų yra kietas ir stiprus apvalkalas. Paprastai jame yra celiuliozės, lignino arba pektino makromolekulių. Stabilumas ir atsparumas gniuždymui ir kitoms mechaninėms deformacijoms augalų audinius išskiria į standžiausių natūralių struktūrų, galinčių atlaikyti dideles apkrovas (prisiminkime, pavyzdžiui, medienos savybes), grupę. Tarp jo ląstelių susidaro daug citoplazminių sruogų, einančių per skylutes membranose, kurios, kaip elastingi siūlai, jas susiuva.tarp savęs. Todėl stiprumas ir kietumas yra pagrindinės augalo organizmo ląstelės savybės.
Plazmolizė ir deplazmolizė
Perforuotų sienelių, atsakingų už vandens, mineralinių druskų ir fitohormonų judėjimą, buvimą galima aptikti dėl plazmolizės reiškinio. Įdėkite augalo ląstelę į hipertoninį druskos tirpalą. Vanduo iš jo citoplazmos pasklis į išorę, o po mikroskopu pamatysime parietalinio hialoplazmo sluoksnio šveitimo procesą. Ląstelė susitraukia, sumažėja jos tūris, t.y. vyksta plazmolizė. Galite grąžinti pradinę formą į stiklinę įlašindami kelis lašus vandens ir sukurdami mažesnę tirpalo koncentraciją nei ląstelės citoplazmoje. H2O molekulės pateks į vidų per apvalkalo poras, padidės ląstelės tūris ir vidinis slėgis. Šis procesas buvo vadinamas deplazmolize.
Ypatinga gyvūnų ląstelių struktūra ir funkcijos
Chloroplastų nebuvimas citoplazmoje, plonos membranos be išorinio apvalkalo, mažos vakuolės, kurios daugiausia atlieka virškinimo ar išskyrimo funkcijas – visa tai taikoma gyvūnų ir žmonių ląstelėms. Jų įvairi išvaizda ir heterotrofiniai maitinimosi įpročiai yra dar vienas skiriamasis bruožas.
Daugelis ląstelių, kurios yra atskiri organizmai arba yra audinių dalis, gali aktyviai judėti. Tai žinduolių fagocitai ir spermatozoidai, amebos, infuzorijos-batas ir kt. Gyvūnų ląstelės sujungiamos į audinius dėl viršmembraninio komplekso – glikokalikso. Jissusideda iš glikolipidų ir b altymų, susijusių su angliavandeniais, ir skatina sukibimą – ląstelių membranų sukibimą viena su kita, todėl susidaro audinys. Ekstraląstelinis virškinimas taip pat vyksta glikokalikse. Heterotrofinis mitybos būdas lemia, kad ląstelėse yra visas virškinimo fermentų arsenalas, susitelkęs specialiose organelėse – lizosomose, kurios susidaro Golgi aparate – privalomoje vienos membranos citoplazmos struktūroje.
Gyvūnų ląstelėse šią organelę sudaro bendras kanalų ir cisternų tinklas, o augaluose ji atrodo kaip daugybė skirtingų struktūrinių vienetų. Tiek augalų, tiek gyvūnų somatinės ląstelės dalijasi mitozės būdu, o gametos – mejozės būdu.
Taigi, mes nustatėme, kad įvairių gyvų organizmų grupių ląstelių savybės priklausys nuo mikroskopinės struktūros ypatybių ir organelių funkcijų.
